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《华中农业大学》 2013年
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微生物联合蝇蛆转化固体有机废弃物和相关产品的研发

杨森  
【摘要】:随着社会经济发展,猪粪和赤霉素工业发酵废渣等固体有机废弃物产生量日益增加,如不妥善处理,既污染环境又浪费了资源。家蝇(Musca domestica Linnaeus)、棕尾别麻蝇(Boettcherisca peregrine)和大头金蝇(Chrysomya megacephala Fabricius)等蝇蛆类昆虫在微生物的辅助作用下可以有效的分解这些有机废弃物,达到抑制病原微生物、除臭和无害化处理的目的。使用发酵后固体有机废弃物饲养的蝇蛆脂肪和蛋白质含量丰富,在生物能源和动物饲料领域有着广阔的应用前景。首先,我们在自然界中收集上述3种环裂亚目蝇类,并对其规模化饲养技术做了一定研究和探讨;在实现规模化饲养基础上,利用这些食腐性蝇类在微生物的辅助作用下将赤霉素废渣和猪粪生物转化为蝇蛆生物质和有机肥;为了开发利用蝇蛆生物质中的油脂,将其作为生物柴油原料,通过酸催化酯化-碱催化酯交换两步法反应生产生物柴油,优化生产工艺;进一步开发蝇蛆生物质中的蛋白质,利用蝇蛆粉替代泥鳅商业饲料中的鱼粉进行饲养泥鳅的实验,综合评价蝇蛆粉替代鱼粉对泥鳅生长特性和泥鳅肌肉氨基酸、脂肪酸组成和含量的影响。主要研究结果如下:(1)环裂亚目常见蝇类收集,驯化和大头金蝇规模化饲养技术研究。家蝇、大头金蝇和棕尾别麻蝇为本地参与猪粪等有机废弃物分解的常见蝇种;添加血粉的麸皮作为大头金蝇的收卵基质时,卵产量和幼虫孵化率最高;大头金蝇成虫饲养最适密度5075只/m3,产卵周期约6周,产卵高峰期在羽化后第3周。(2)微生物与家蝇联合处理赤霉素废渣。通过筛选得到两株具有赤霉素降解能力的海洋菌株,经鉴定分别为腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)和变异棒状杆菌(Corynebacterium variabile);赤霉素废渣添加40%稻草粉,水分65%,pH 8.5,接种酵母菌和变异棒状杆菌在26℃培养6天可消除培养基85.52%的赤霉素残留;中试实验表明,每天处理100 kg的培养基质(含60%赤霉素废渣),可收获鲜蛆约12kg,有机肥48 kg;鲜蛆中赤霉素残留低于日本水果最低标准。(3)利用家蝇和棕尾别麻蝇幼虫油脂生产生物柴油工艺优化。猪粪和赤霉素发酵废渣饲养的棕尾别麻蝇幼虫油脂含量在19.5%-21.7%,其幼虫饲养周期仅4 d;棕尾别麻蝇油脂酯化反应的最佳条件为:12:1醇油摩尔比,1.5%催化剂,70℃反应120 min;棕尾别麻蝇生物柴油的大部分属性符合美国生物柴油国家标准(ASTM D6751),包括密度884.2 kg/m3,粘度5.6 mm2/s,闪点146℃十六烷值51.5和酯含量98.6%等;猪粪饲养的家蝇幼虫油脂含量达21.6%,家蝇油脂酯化反应的最佳条件为:8:1醇油摩尔比,2%的催化剂,70℃反应120 min;家蝇生物柴油属性:密度881 kg/m3,粘度5.64 mm2/s,闪点145℃,十六烷值52.3和酯含量96.8%。(4)家蝇蛆粉替代鱼粉对泥鳅肌肉营养成分、氨基酸和脂肪酸含量影响。家蝇蛆粉替代饲料中75%的鱼粉,饲料系数显著低于对照组(P0.05),但增重率和存活率无显著差异(P0.05),泥鳅肌肉的粗灰分含量显著降低(P0.05);50%与75%的鱼粉替代组的总必需氨基酸含量高于对照组,天门冬氨酸,甘氨酸和谷氨酸等呈味氨基酸变异系数较大。随着饲料中蝇蛆粉添加比例升高,饱和脂肪酸的相对含量有下降趋势,不饱和脂肪酸含量有上升趋势。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:Q969.9;X705

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